风力涡轮机和直流发电机控制器的控制方法

在风力—燃料电池系统模型中^[17]，发电机控制器是用后差分法推导的离散时间比例积分微分控制器。后差分法基于Euler法，是无条件稳定的^[23]。控制器的一般传递函数是^[24]：

G（z）=（q₀+q₁z^-1+q₂z^-2）/（1-z^-1） （8-14）

在模拟中所使用的控制器形式是

y（k）=y（k-1）+q₀e（k）+q₁e（k-1）+q₂e（k-2） （8-15）

式中 e（k）——误差信号（控制器的输入）；

y（k）——控制器的输出信号。

q项是从比例积分微分常数得到的：

q₀=K_p[1+（T_d/T_s）]

q₁=K_p[（T_s/T_i）-2（T_d/T_s）-1](www.xing528.com)

q₂=K_p（T_d/T_s） （8-16）

式中K_p，T_i和T_d分别是比例、积分和微分常数。控制器采样时间是T_s。我们保留了Iqbal用的控制器的原来形式，只调整了增益。所有的比例、积分、微分控制参数列于表8-2中。

表8-2 离散和连续时间比例积分微分控制器参数

（续）

在低于额定风速条件下，风力涡轮机是在变速模式下运作。lambda-控制器通过调整加在发电机上的场电压来维持恒定尖端速度比λ=6.5。使用λ=6.5而不是5.8的最优值是为了方便。因为适当调节lambda值会使转子速度（单位rad/s）是风速的两倍（单位rad/s）。在高于额定风速u_e=8m/s的条件下，omega-控制器把风力涡轮机转子速度调节到恒定值ω=16rad/s。控制再一次是通过调节发电机场电压来实现的。